DE8515625U1 - Heizkessel - Google Patents

Description

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Die DE-OS 34 13 349 beschreibt einen Adsorptionsapparat mit dem Stoffpaar Zeolith/Wasser im Einsatz als Nachtstrom-Wärmespeicher. Ein mit Zeolith gefüllter Behälter wird mittels elektrischer Heizelemente auf Temperaturen bis 300⁰C erhitzt. Dabei entweicht aus dem Zeolith Wasserdampf, der in einem Kondensator verflüssigt wird. Die Kondensationswärme wird an die Raumluft abgeführt. Das Kondensat tropft in einen Sammelbehälter. Tacrüber wird der Zeolithfüllung die gespeicherte Wärme entnommen.

Der Zeolith kann wieder Wasserdampf adsorbieren. Das Kondensat im Sammeltank kühlt sich dadurch ab. Eine Kombination dieses Systems mit einem Heizkessel würde zu keiner besseren Nutzung der Rauchgase führen. Die hohen Zeolithtemperaturen erlauben es nicht/ die Rauchgase unter 300⁰C abzukühlen. Während der Brennerlaufzeit ist der Sammeltank heiß; er kann von den Rauchgasen keine Wärme aufnehmen. Vom Kondensator muß Wärme abgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessei so mit einer Zeolith-Adsorptionswärmepumpa zu koppeln, daß der Wärmeinhalt der Rauchgase weit unter das Temperaturniveau des Heizungswassers genutzt werden kann und zusätzlich Umgebungswärme hochtransformiert bzw. Nutzkälte entnommen werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß innerhalb eines neizkessels ein Behälter mit dem Stoffpaar Zeolith/ Wasser angeordnet ist. An diesem Zeolithbehälter ist ein Kondensator angeschlossen,, der die Kondensationswärme an das Heizungswasser überträgt. Der Kondensator steht mit einem Sammelbehälter in Verbindung. Ein Absperrorgan trennt den Sammelbehälter von einem Verdampfer. Die Rauchgasführung ist so gewählt, daß die heißen Rauchgase zunächst den Zeolithbehälter erwärmst/ dann Wärme

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an das Heiaüngswässef abgeben Und anschließend im Ver-* dämpfer unter Heizungswassertemperatur abgekühlt werden. In nachgeschalteten Wärmetauschern können die Rauchgase, bevor sie in den Kamin geleitet werden, wieder erwärmt werden. Der Sammelbehälter vermag die gesamte

Kondensat, menge aufzunehmen. Der Verdampfer ist für

ein Mehrfaches dieser Kondensatmenge ausgelegt. Zeolithbehälter, Kondensator, Sammeltank und Verdampfer sind evakuiert.

Während der Brennerlaufzeit wird die Zeolithfüllung im Zeolithbehälter erhitzt. Der aus dem Zeolith entweichende Wasserdampf kondensiert während_dessen im Kondensator. Das Kondensat sammelt sich im Sammelbehälter. Das Absperr organ zum Verdampfer ist dabei geschlossen. Das Heizungswasser wird vom Kondensator und den Rauchgasen, die den Hauptteil ihres Wärmeinhaltes bereits an den Zeolithbehalter übertragen haben, erwärmt. Im Verdampfer befindet sich Eis. Die Rauchgase werden über den Verdampfer geleitet und unter die Temperatur des Heizungswassers abgekühlt. Da die Eistemperatur im Verdampfer weit unter 0⁰C sinken kann, läßt sich der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf auch ausfrieren. Im Verdampfer schmilzt durch die Wärmeaufnahme ein Teil der enthaltenen Eisfüllung. Um auch bei extrem kalten Außentemperaturen eine T^upunktunterschreitung im Schornstein zu vermeiden, können die Rauchgase nach Passieren des Verdampfers wieder erwärmt werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise durch Aufnahme der Kesselverluste oder durch Abkühlen des Sammelbehälters. Sobald die Zeolithfüllung im Zeolithbehälter regeneriert ist und der Wasserdampf im Sammelbehälter als Kondensat vorliegt, wird der Brenner abgestellt. Das Heizungswasser wird nunmehr durch die im Zeolithbehälter gespeicherte bzw. freigesetzte Wärme erwärmt. Dies kann durch Wärmebrücken,durch einen separa-

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ten Wärmeträgerkreislauf oder durch Umlenkung des zungswassers über den Zeolithbehälter erfolgen. Eine Abkühlung der Zeolithfüllung führt zur erneuten Adsorption des ausgetriebenen Wasserdampfes. Der Inhalt des Sammelbehälters kühlt sich dadurch ab. Bevor das Kondensat gefriert, wird das Absperrorgan zum Verdampfer geöffnet. Das kalte Kondensat fließt in den Verdampfer ab und vermischt sich mit der Eisfüllung. Eine fortgesetzte Wärmeentnahme aus dem Zeolithbehälter führt jetzt zu einer Vergrößerung des Eisanteils im Verdampfer. Der Eisanteil im Eis-Wassergemisch schwankt somit je nach Betriebspunkt des Heizkessels. Am Ende der Adsorptionsphase ist der Eisanteil am höchsten. Die während dieser Phase erzeugte Eismenge ist größer, als die während der anschließenden Aufheizphase des Zeolithbehälters

vom Rauhgas abgeschmolzen wird. Die überschüssige Eis- j

menge kann entweder im Verdampfer verbleiben, für externe ] Kühlzwecke oder zur Aufnahme von Umgebungswärme genutzt werden. Der erfindungsgemäße Heizkessel arbeitet in diesem Fall als Sorptionswärmepumpe mit Eisspeicher. Im Sommerbetrieb läßt sich der Verdampfer für Kühl- oder Klimatisierungsaufgaben nutzen. Die dabei im Heizungwasser anfallende Wärme dient zur Erwärmung von Brauchwasser. Der Zeolithbehälter dient in diesem Fall als zusätzliches Wärmereservoir. In diesen Fällen ist es von Vorteil, die Kälte im Verdampfer erst bei Bedarf zu erzeugen« Das Absperrorgan bleibt in diesem Fall während der Adsorptionsphase geschlossen und wird nur bei Bedarf von Nutzkälte geöffnet. Um den Wasserinhalt im Verdampfer klein zu halten, kann ein Teil der Wasserfüllungreinem separaten Wasserbehälter abgespeichert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen beispielhaften Hei zke s s el.
Innerhalb eines Heizungswasserbehälters (1) befindet

sioh ein Zeolithbehälter (2) um eine Brennkammer (33). über Wärmeleitbleche (3) ist der Zeolithbehälter (2) an den Heizungswasserbehälter (1) gekoppelt. Vom Zeolithbehälter (2) führt eine Dampfleitung (4) zu einem Kondensator (5) und einem Sammelbehälter (6). Der Zeolithbehälter (2) ist mit Zeolith (7) gefüllt. Der Sammelbehälter (6) kann die Kondensatmenge (8) aufnehmen. Ein Absperrorgan (9) ist in die Leitung (10) zwischen Sammelbehälter (6) und Verdampfer (11) eingebaut. Unter dem Verdampfer (11) befindet sich eine Wanne (12) zur Ableitung und Neutralisation des Rauchgaskondensates. Die Rauchgase werden von der Brennkammer (13) kommend über die Wärmeleitbleche (3), vorbei am Zeolithbehälter (2) und Heizungswasserbehälter (1) in den Verdampfer (11) geführt und von dort am Sammelbehälter (6) vorbei in den Kamin. Der Verdampfer (11) enthält Anschlüsse (15) für einen zusätzlichen Umgebungswärmetauscher zur Aufnahme von Niedertemperaturwärme bzw. zur Bereitstellung von Kälte, über ein Absperrorgan (16) ist am Verdampfer (11) ein Wasserbehälter (17) zur Zwischenspeicherung von Wasser angebaut.

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Claims (3)

1. Die Erfindung betrifft einen Heizkessel nach dem Oberbegriff des £afce»fe$nspruches

   Bekannt sind Heizkessel, welche die Rauchgase unter den Taupunkt abkühlen. Durch die Nutzung der Kondensationswärme, des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfes, wird der Wärmeinhalt der Abgase besser genutzt. Mit sog. Brennwertkesseln sind Wirkungsgrade bis zu 108 % (vom unteren Heizwert) möglich. Voraussetzung ist, daß die Abgase möglichst weit unter 50⁰C abgekühlt werden, um einen größeren Wasserdampfanteil zu kondensieren. Brennwertkessel benötigen also ein entsprechend niedriges Temperaturniveau des Heizungswassers. Die von Brennwertkesseln austretenden Rauchgase sind mit Wasserdampf gesättigt. Eine weitere Abkühlung im Kamin führt zu unerwünschter Kondonsatbildung. Ein Wärmepumpeneffekt ist mit Brennwertkesseln nicht möglich.

   In der Wärmepumpentechnik sind Adsorptionssysteme bekannt, die in diskontinuierlichen Verfahren die eingesetzte Antriebsenergie durch Anhebung von Umgebungswärme vermehren.

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   DiPL-ING. FRITZ j. KAUBEK Aktenzeichen: G 85 15 625.6 _SEITE 1

   Neue Ansprüche

   1. Heizkessel zur Erwärmung von Heizungswasser durch
   die Verbrennung von flüssigen, gasförmigen oder
   festen Brennstoffen unter Verwendung eines
   Zeolith/Wasser-Adsorptionsapparates, bestehend
   aus einem Zeolithbehälter (2) gefüllt mit
   Zeolith (7), einem Kondensator (5) und einem

   Verdampfer (11), &psgr;

   dadurch gekennzeichnet, J

   daß zwischen Kondensator (5) und Verdampfer (11) |

   ein Sammelbehälter (6) zur Zwischenspeicherung |

   von Kondensat (8) und ein Absperrorgan (9) vor- I

   gesehen ist. |f
2. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, ·

   dadurch gekennzeichnet, «

   daß der Sammelbehälter (6) so gestaltet ist, daß er ]'

   die gesamte Kondensatmenge (8) aufnehmen kann und der
   Verdampfer (11) eine größere Wassermenge enthält, die
   an der Verdampfung nicht beteiligt ist.
3. 3. Heizkessel nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß an dem Verdampfer (11) über ein Absperrorgan (16)
   ein Wasserbehälter (17) zur Aufnahme von Wasser angeschlossen ist.